Existen dos métodos diferentes por los cuales la fundición a la arena se puede producir. Se clasifica en función de tipo de modelo usado, ellos son: modelo






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ARENAS

Fundición a la arena:

Existen dos métodos diferentes por los cuales la fundición a la arena se puede producir. Se clasifica en función de tipo de modelo usado, ellos son: modelo removible y modelo desechables.

En el método empleando modelo removible, la arena comprimida alrededor del modelo el cual se extrae más tarde de la arena. La cavidad producida se alimenta con metal fundido para crear la fundición. Los modelos desechables son hechos de poliestireno y en vez de extraer el modelo de la arena, se vaporiza cuando el metal fundido es vaciado en el molde.

Tipos de Arena:

Arena Sílica (SiO2) se encuentra en muchos depósitos naturales, y es adecuada para propósitos de moldeo por que puede resistir altas temperaturas sin descomponerse. Esta arena es de bajo costo, tiene gran duración y se consigue en una gran variedad de tamaño y formas de grano. Por otra parte, tiene una alta relación de expansión cuando esta sometida al calor y tiene cierta tendencia a fusionarse con el metal.

La arena sílica pura no es conveniente por si misma para el trabajo de moldeo puesto que adolece de propiedades aglomerantes. Las propiedades aglomerantes se pueden obtener por adición de 8 a 16% de arcilla. Los tres tipos de arcilla comúnmente usados son, la Caolinita, Ilita y Bentonita. Esta ultima, usadas con mas frecuencia, proviene de cenizas volcánicas.

Arenas naturales (semisintéticas): estas se han formado por la erosión de las rocas ígneas; se mezclan adecuadamente con arcillas al extraerlos en las canteras y solo se requiere agregarles agua para obtener una arena conveniente para moldeos de piezas fundidas de hierro y metales no ferrosos. La gran cantidad de materia orgánica encontrada en las arenas naturales impiden que sean lo suficientemente refractarias para usos en temperaturas elevadas, tal y como en el modelo de metales y aleaciones con alto punto de fusión.

 

Las arenas de moldeo sintéticas se componen de Sílice lava de granos agudos, a lo que se añade 3 a 5% de arcilla. Con las arenas sintéticas se generan menos gas ya que se requiere menos del 5% de humedad para que desarrolle su resistencia adecuada.

A medida que aumente el tamaño de las piezas a fundir conviene elegir también arena con granos más gruesa, de mayor resistencia y refracción. La arena ideal, seria aquella que se adaptara perfectamente bien para moldes destinados a distintos trabajos.

Para la fundición de piezas cuya superficie deben presentar buen aspecto sin trabajos posteriores a la fundición, se hace necesario el empleo de moldes de arena fija.

Este tipo de arena es recomendable ya que gracias a su contenido es posible obtener mayor permeabilidad, lo que conlleva a una disminución de los defectos de la pieza.

Tipos de arena y la forma de empleo para construir moldes de fundición, según la naturaleza de cada metal.

Los moldes para el cobre se hace de arena verde mojada, muy poroso, para permitir el libre escape de los gases.

Los latones requieren arenas especiales, no muy grasosas pero de buena cohesión. Para que la superficie de las piezas fundidas resulte lisa y de buen aspecto, se aplicará arena de granos mas bien finos y con una cierta cantidad de arcilla, sin olvidar, por otro lado que esta ultima ha de estar limitada, para que no impida la salida de los gases.

Para los bronces se pueden aplicar moldes de arena verde o los llamados desecados. Los primeros se adaptan mejor para la fundición de piezas pequeñas, mientras que los segundos se usan para piezas de mayor tamaño.

Para el aluminio y sus aleaciones, se usa arena que no ha de ser ni muy grasosa ni demasiado fina, con un contenido de arcilla de 10 a 15% y de 7 a 8% de agua; a esta arena se le agrega un poco aceite de lino, melaza, polvo de carbono o resina para aumentar la cohesión.

Para las aleaciones de magnesio se aplica, por lo general, los mismos moldes que para la fundición del aluminio, pero con una diferencia solamente, que consiste en agregar a la arena de 3 a 10% de azufre y de 0.25 a 1% de ácido bórico. Esta 2 sustancia tienen por objeto, formar gases durante la fundición para impedir quemaduras en la superficie del metal o agujeros.

Calidad de las arenas:

Para determinar la calidad esencial de la arena de fundición se hace necesaria algunas pruebas periódicas. Las propiedades cambian por contaminación con materiales estaños, por la acción del lavado en el recocido, por el cambio gradual y la distribución de los tamaños de grano y por la continua exposición de esta a altas temperaturas. Las pruebas pueden ser tanto químicas como mecánicas, pero a aparte de la determinación de los elementos indeseables en la arena, las pruebas químicas son de poco uso. Las mayorías de las pruebas mecánicas son simples y no requieren equipos elaborados. Varias de las pruebas están diseñadas para determinar las siguientes propiedades de la arena de moldeo:

Permeabilidad. La porosidad de la arena que permite el escape de los gases y vapores formados en el molde.

Resistencia. La arena debe ser cohesiva hasta el grado de que tenga suficiente ligazón, tanto el contenido de agua como el de arcilla, afecta la propiedad de la cohesión.

Resistencia en seco: es la resistencia necesaria en la arena para mantener la forma de la cavidad del molde cuando este seca.

Resistencia en verde: es la capacidad de la arena para formar grumos para retener la forma necesaria.

Refractariedad: La arena debe resistir las altas temperaturas sin fundirse.

Resistencia en caliente: Esta resistencia hace que la arena no se deteriore ni cambie sus dimensiones. Una vez que el metal se solidifica y seca las orillas del molde, la arena se calentará mucho; pero en ese momento se solidificó el metal y no es crítico el estado de la arena.

Desprendimiento: Es la facilidad de la arena para sacudirla o sacarla después que solidificó la pieza. Si la arena tiene mucho aglutinante se endurece mucho al secarlas y se hace difícil separarla de la pieza fundida.

Tamaño y forma del grano. La arena debe tener un tamaño de grano dependiente de la superficie que se trate de producir, y los granos deben ser irregulares hasta tal grado que mantenga suficiente cohesión.

Equipo para el acondicionamiento de la arena.

Propiamente la arena bien acondicionada es un factor importante en la obtención de una buena pieza fundida. Las arenas nuevas así como las usadas preparadas adecuadamente, contienen los siguientes resultados:

El aglutinante esta distribuido mas uniformemente en los granos de arena.

El contenido de humedad esta controlado y además la superficie particular esta humedecidas.

Las partículas extrañas están eliminadas de la arena.

La arena se ventila de tal manera que no se compacta y esté en condiciones propias para el moldeo.

Por razón de que acondicionar la arena a mano es difícil la mayoría de las fundiciones tienen equipos apropiados para esta operación.

\'fundición\'

Tiene dos rodillos en los cuales esta montado una combinación de rastras y muelas trituradoras. Las dos muelas trituradoras están dispuestas de tal manera que la arena pueda ser procesadas de forma continua. Las muelas trituradoras proporcionan una acción intensa de frotamiento y amasado. El resultado es una distribución a través de los granos de arena con el material aglutinado. La arena en verdad y la de corazones ambas pueden ser preparadas en esta manera.

Pruebas de la arena

Son pruebas que se realizan continuamente para verificar que cumpla con los requisitos necesarios para poder soportar el proceso, ya que es normal que después del uso prolongado de estas se deterioren sus propiedades aglutinantes.

El contenido de humedad se mide con un medidor de humedad el cual envía aire caliente a través de una muestra de arena a un volumen constante. El volumen de humedad se determina por el tiempo necesario para secar la muestra.

Las resistencias se miden con una probadora universal: se toma una muestra de arena y se somete a pruebas de tracción, compresión, esfuerzo cortante y de carga. El número de veces que cae el peso muerto y apisona la arena, determina la resistencia del núcleo.

La permeabilidad se mide con un aparato especial que registra el tiempo necesario para hacer pasar una cantidad determinada de aire a través de una muestra de arena. La arena poco permeable dejará pasar menos aire que otra más porosa.

ARENAS ESPECIALES

Arena de Cromitahttp://www.ilarduya.com/img/arena-cromita.jpg

La arena de Cromita es una arena especial con muy buenas propiedades a elevadas temperaturas, proporciona una alta resistencia a la penetración del metal líquido, y comparativamente con otras arenas produce un enfriamiento más rápido de la pieza fundida. La dilatación térmica es mucho más baja que la arena de sílice con lo que se reducen también los problemas derivados de la expansión de la arena. Se suministra con una granulometría 45-65 AFA y el contenido típico de sus óxidos mayoritarios es Cr2O3: 46%, FeO: 27%, Al2O3: 15% y MgO:10%.

La arena de cromita es compatible con todos los procesos químicos de confeccionamiento de moldes y machos. Actualmente se utilizan grandes cantidades de arena de Cromita en la industria de la fundición para la fabricación de moldes y machos. La arena de Cromita es aplicable a todos los tipos de aceros y muy apropiada para las piezas de acero al cromo, cromo-níquel y acero al manganeso. Tiene la ventaja sobre la arena de sílice de que es menos reactiva con el óxido de manganeso, reduciendo, de este modo, los problemas de calcinación.

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Arena de Olivino

La arena de Olivino es una arena especial para la fabricación de moldes y machos en la industria de la fundición. Su carácter básico la hace adecuada en la fabricación de piezas fundidas de acero al manganeso, comparativamente con la arena de sílice es menos reactiva con el óxido de manganeso. La dilatación térmica de la arena de olivino es menor que la de la arena de sílice y tiene una alta resistencia al choque térmico, con lo que se reducen también los problemas derivados de la expansión de la arena. El tamaño granulométrico para la fabricación de moldes es de 50-60 AFA y la composición típica expresada en óxidos es MgO: 48%, SiO2: 41% y Fe2O3: 8%.

El Olivino en grano de 2 a 6 mm se emplea en la industria siderúrgica para el taponado de hornos de sangrado lateral, EBT y OBT. Los valores de SiO2 que tiene la arena no es sílice libre, se encuentra combinada como ortosilicato de magnesio (Mg2SiO4) por lo que su aporte de Silicio a la colada es residual.

El Olivino 100 120 AFA se utilizada en la industria del refractario como materia prima en la fabricación de masas gunitables para aplicación en la industria siderúrgica.http://www.ilarduya.com/img/olivino.jpg

Arena de Circonio

La arena de Circonio presenta excelentes propiedades refractarias, baja dilatación térmica y elevada conductividad térmica. Su composición es Silicato de circonio (ZrSiO4) y tiene una densidad aparente aproximada de 2,7 gr/c.c.. Se emplea en la fabricación de machos y moldes sometidos a altas temperaturas como es el caso de piezas de acero y piezas masivas de fundición. Las propiedades de la arena de circonio permiten reducir o eliminar el veining, evitar las reacciones metal/molde y aumentar la velocidad de enfriamiento.

Arena Cerabeads

Cerabeads es una arena sintética cuya composición es Silicato de alúmina (3Al2O32SiO2), presenta excelentes propiedades refractarias, una alta permeabilidad y dilatación térmica similar a la arena de circonio. El tamaño es de 65 AFA, tiene una densidad aparente de 1,7 gr/c.c. y la forma de sus granos es redondeada, lo cual, le confiere una alta fluidez. La arena cerabeads es compatible con todos los procesos químicos de confeccionamiento y muy es apropiada para piezas de acero aleado o machos sometidos a altas solicitaciones térmicas como por ejemplo pasos de aceite en motores de combustión.
Arena de Bauxita

La arena de Bauxita es un producto obtenido por fusión y que contiene aproximadamente un 75% de Al2O3. Esta arena sintética presenta excelentes propiedades refractarias, una alta permeabilidad y dilatación térmica similar a la arena de cromita. Se presenta en diferentes tamaños siendo el más habitual el de 65 AFA y tiene una densidad aparente de 2 gr/c.c. La arena de Bauxita se puede utilizar como sustituto de la arena de circonio y gracias a sus propiedades magnéticas es posible su separación de la arena de sílice. Otra importante característica de la arena de bauxita son las altas resistencias mecánicas que se obtienen en los moldes, hecho constatado en los procesos de Caja Fría, Caja caliente y sistema furánico autofraguante.































Dilatación térmica linear [10-6K-1]



















TIPOS DE ARENA

20 300C

20 600C

20 800C

Sílice

14.0

23.0

17.0

Cromita

7.1

7.5

7.5

Circonio

3.4

4.1

4.5

Cerabeads

3.5

4.0

4.3

Bauxita

7.1

7.3

7.2










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